以某高速公路隧道工程为例

  
  施工监控量测是现代隧道施工技术中一个极其重的组成部分,在一些重大工程或关键性工程中,以及环境条件恶劣、施工难度大的工程建设中发挥了重作用,是监视围岩是否安全稳定的手段。笔者结合多年的实际工作经验就某高速公路隧道施工监控为例,介绍了隧道监控量测必测项目,并提出了相关处置意见,及处置后的效果,可为同行提供借鉴和参考。
  关键词隧道;监控;量测;
  U412.36+6
  随着西部开发战略的实施,我国高速公路建设事业正处于飞速发展阶段,然而,在山岭地区修建高等级公路通常采用隧道方案,以缩短里程,改善线形和保护环境。因此,隧道就成为高速公路中不可缺少的重结构。在隧道开挖过程中,经常会造成围岩失稳,甚至可能发生大的塌方,给工程带来不可弥补的经济和工期损失。现场监控量测如必测项目周边位移及拱顶下沉量测能直接获取现场隧道围岩动态信息,以数据为据,及时发现问题,及时预警,预防塌方,为工程把关,起到优化设计、安全施工、保证质量、保证工期等作用。
  一、监控量测方法及实测数据分析
  1.概述
  某高速公路隧道双向四车道80 km/h高速公路标准设计;隧道形式为分离式,采用单洞限宽10.25 m,限高5.0 m,汽车荷载等级为公路-Ⅰ级。该隧道围岩主为水平走向,节理发育,岩性为砂质泥岩和砂岩,稳定性较差,隧址区地质条件复杂,断裂破碎带较多,围岩总体较差,约有60%的Ⅳ和Ⅴ围岩,按照规范求对该隧道进行监控量测。
  2.量测方法
  由于观测断面形状、围岩条件、开挖方式的不同,测线位置、数量亦有所不同,本项目拟结合工程实际情况选择布线。图1为常用的收敛测线布置图(三测线)。周边位移采用数显收敛计进行数据采集,拱顶下沉采用高精度全站仪配合反光贴片进行数据采集。量测频率及断面布设按照规范相关求进行。
  
  图1周边位移测线布置图
  3.量测数据分析
  在对该隧道K1+376—K1+404Ⅴ级围岩支护区段日常量测时发现,量测断面K1+390(测点空间关系见图2)周边位移计拱顶下沉数据发生异常,6 d累计位移达到-31.64 mm,日均6.3 mm/d,周边位移及拱顶下沉变形速率加大,无收敛迹象,且该断面附近左右拱腰发现纵向裂缝,裂缝宽度达2 mm,初衬混凝土出现剥落现象。
  
  图2测点空间关系图
  该区域监控量测数据汇总如表1。
   表1监控量测实测值mm
  
  
  二、位移管理等级判定
  根据《公路隧道施工技术细则》(JTG/T F60—2009)位移管理等级的求,实测位移值不应大于隧道的极限位移,并按相应的位移管理等级施工,位移管理等级见表2。
  表2位移管理等级
  管理等级 管理位移值 施工状态
  Ⅲ U  Ⅱ U0/3≤U≤2U0/3 应加强支护
  Ⅰ U>2U0/3 应采取特殊的措施
  注U—实测位移值;U0—设计极限位移值。
  根据设计文件求,该处Ⅴ级围岩支护区段预留变形量为60 mm,截至26日K1+390实测周边位移累计值为31.64 mm(60/3≤31.64≤120/3),处于规范求的Ⅱ级管理等级,K1+393区域围岩位移速率仍呈加速上升趋势,相应施工状态为“应加强支护”。
  三、处置方法及效果
  由量测数据可以看出,该处周边位移累计值较大,位移速率变化呈上升趋势,拱顶下沉、侧壁挤出显著,且该处围岩富含裂隙渗流水,拱脚及侧壁积水浸泡,存在坍塌的风险,处于规范求的Ⅱ级管理等级,实际施工中采取了以下加强支护方法a)首先进行拱脚处理,增设拱脚锁脚水平锚杆,单根增加为两根,锚杆改为钢管,长度由3 m增加为6 m,同时进行环向注浆,有效抑制水平位移后尽可能快地施作仰拱;b)分段半幅施作仰拱,仰拱一次开挖不宜过长,以2~3 m为宜,开挖后及时封闭,及早闭合;c)尽快施作套拱,即在原有锚喷支护内侧再立拱架、喷射混凝土;d)加强排水、防水工作,尽量减少积水浸泡侧壁及拱脚。
  经过以上措施加强支护后,继续对该区域位移值进行观测,以评价支护效果。实测数据显示周边位移及拱顶下沉得到有效抑制,位移速率明显趋缓,观测16 d后,数据趋于收敛,累计位移值为-2.65 mm,表明处置措施是行之有效的。加强支护后该区域监控量测数据见表3。
  表3监控量测实测值mm
  
  
  结束语
  隧道的监控量测是最直接、最有意义、最经济和最常用的量测项目,它能直接观测出支护及围岩稳定状态,具有直观、快捷、及时、反应灵敏等特点。此外通过数据回归分析,可以预测和确认围岩最终稳定时间,指导施工顺序和二衬施作时间。
  总之,隧道监控量测与信息反馈是新奥法施工的一个重环节,通过对实测数据的现场分析、处理,提供分析资料,直接服务于隧道施工,对大跨度隧道的施工安全具有重现实意义。
  参考文献
  1 叶飞,丁文其,朱合华,等.公路隧道现场监控量测及信息反馈J.长安大学学报(自然科学版),2007,27(5)79-83.
  2 交通部重庆公路科学研究所.JTG 042—94公路隧道施工技术规范S.北京人民交通出版社,1994.
  3 中交第一公路工程局有限公司.JTG/T F60—2009公路隧道施工技术细则S.北京人民交通出版社,2009.
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